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摘 要：电子标签电阻多机多路检测电路主要分为三个部分，主机单元、从机单元和电脑端控制软件。系统以MSP430为主控模块，主要用于电子标签的在线生产质量检测。系统的自动控制及数据的保存是基于电脑端软件来实现的，该电路一共包括16路检测通道，可以满足多个电子标签生产设备同时运行，电阻的测量范围为0～2Ω，精度可达0.1mΩ。另外，系统通过通信协议来保障数据传输的安全性。
关键词：RFID；MSP430；多机通信；自动控制；电子测量
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0304-01
引 言
电子标签的制造成本[1]主要有芯片成本、天线制造成本、封装成本三部分构成[2]。然而在这三部分成本中，最容易控制的就是标签天线的制造成本。常用的标签天线制作方法主要有三种，即天线蚀刻法、线圈绕制法以及电镀法[3]，不同方法所制造的标签合格率是不一样的。如文中测量的一款电子标签线圈的总阻值大约为1.6Ω，考虑铆接点连通情况，还需要进行铆接点阻值的测量。而连通后铆接点的阻值较低，一般小于30mΩ，并且测量时需进行电子标签的正反面连接。电子标签微小阻值的精确测量给人工检测带来严峻的挑战，并严重影响生产效率。因此设计和实现一个电子标签电阻在线检测装置对于大多数厂家来说是很有必要的，这不仅能够有效地测试产品的合格率，节省生产成本，也能够让厂家在电子标签的印刷、蚀刻等生产工艺上做出相应改进，事半功倍。
1 系统总体设计
考虑电子标签电阻测量的实时性和有效性。该系统主要目的是测量电子标签的阻值，并对数据进行处理，然后显示保存。电脑端控制设备开始工作后，由从机单元开始测量RFID阻值数据并通过串口进行数据上传，主机单元用来控制数据的传输，保障从机与电脑端的数据的安全性。
2 硬件设计
硬件电路通过MSP430单片机，驱动DAC数模转换器TLC5615。①产生可以程序控制的恒压源。②为了避免前后级的干扰，用运算放大器OP07进行跟随可以产生恒定的电压。③为了提高精度，通过INA128程控放大器进行电压放大，以满足后级ADC模数转换器采集电压的要求。④为了避免50Hz的工频干扰，在进入ADC模数转换器之前，电路中加一级50Hz的陷波滤波器。⑤把电压送到ADC模数转换器进行运算之后，转换成相应的电阻阻值。
2.1 恒流源[4]
由于电子标签电阻的阻值很小，为了减少电压波动带来的干扰，提高测量精度，本设计采用DAC数模转换器TLC5615产生恒定的电压。TLC5615是带有缓冲基准输入（高阻抗）的10位的数模转换器，恒定的电压与参考的标准电阻通过开关管控制，在参考电阻两端会产生一个固定不变的恒定电流，将待测电阻标签通过表笔串接在恒流源电路中，会产生恒定的电压，有利于降低电压波动所造成的误差干扰实际的测试结果。
2.2 50Hz陷波器
在我国采用的是50Hz频率的交流电，对信号进行采集处理和分析时，常会存在50Hz的工频干扰。实际应用中，为避免工频干扰对信号处理的影响，常常采用陷波处理。陷波器也称带阻滤波器或窄带阻滤波器，它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。本设计采用运算放大器OPA378和外围电阻电容等器件，构建了一个50Hz的工频滤波器，滤除干扰，以提高待测电子标签阻值的精确性。
3 主控模块设计
本设计系统采用3个美国德州仪器公司生产的MSP430系列的单片机MSP430F5438A来实现多路多机检测功能[6]。主控模块主要运用其中的时钟模块、串口通信、A/D转换[7]，D/A转换模块通过外部集成芯片来实现，检测开始触发功能通过一个机械开关来完成。
3.1 D/A转换
D/A转换功能采用外部集成芯片TLC5615实现，MSP430通过控制此芯片输出不同的模拟电压，从而实现恒流源的不同电流值，也就实现了系统量程的选择功能。本设计系统共设置了4种不同大小的检测量程，不同量程對应的电流大小以及D/A模块的输入输出值的大小。
3.2 A/D转换与串口通信
MSP430F5438A系列单片机内嵌有14路12位ADC通道，4路UART串口通信通道，每个从机单元使用其中8路ADC通道，搭载两个从机单元便可实现16路通道的检测功能。4路串口通道，其中1路与电脑端通信，如果将14路ADC通道全部使用，理论上本方案最大可以扩展到42路的检测通道，该系统可进行再次改造升级开发。
4 上位机软件与通信协议的设计
通过电脑端的上位机软件可实现对系统的全程程控，主机单元将电阻数据上传到电脑端后，软件可以对数据进行不同颜色的显示，从而达到可以直观的观察到标签质量合格与不合格的情况，另外，软件可以将数据在后台通过EXCEL软件进行数据保存，方便用户接下来进行数据分析。
避免数据传输过程中的数据丢失现象的发生，通过制定规范的通信协议来保障数据传输的正确性[8]。
5 结束语
通过对整个系统的测试，本电路能够精确地对电子标签的质量进行检测。本电路的创新点在于能够通过多机工作进行对多路RFID的质量检测，全过程实现程序化控制，通信协议保障了数据传输安全稳定。
参考文献
[1]周 杰.RFID行业研究报告[D].西南财经大学，2014.
[2]陈世岳.超高频RFID天线、制作方法及其应用的RFID标签，CN107181060A[P].2017.
[3]曹丽娜.标签天线直接印刷的优化研究[D].江南大学，2013.
[4]李宗平，王少坤，张 宁，等.基于单片机的恒流源设计和实验[J].实验室研究与探索，2017，36（1）：49～53.
[5]史 骏，彭静玉.基于双T网络的50Hz陷波电路设计[J].科技信息，2011（21）：48+127～128.
[6]冯源升，赵 辉，赵 鑫.基于MSP430的多路数据采集系统的设计[J].电子质量，2012（12）：32～37.
[7]MSP430x5xx Family User′s Guide.Texas Instruments，2008.
[8]王清珍，邬宝寅.基于UART设备的现场总线通信协议[J].微处理机，2012.
收稿日期：2018-7-24
关键词：RFID；MSP430；多机通信；自动控制；电子测量
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0304-01
引 言
电子标签的制造成本[1]主要有芯片成本、天线制造成本、封装成本三部分构成[2]。然而在这三部分成本中，最容易控制的就是标签天线的制造成本。常用的标签天线制作方法主要有三种，即天线蚀刻法、线圈绕制法以及电镀法[3]，不同方法所制造的标签合格率是不一样的。如文中测量的一款电子标签线圈的总阻值大约为1.6Ω，考虑铆接点连通情况，还需要进行铆接点阻值的测量。而连通后铆接点的阻值较低，一般小于30mΩ，并且测量时需进行电子标签的正反面连接。电子标签微小阻值的精确测量给人工检测带来严峻的挑战，并严重影响生产效率。因此设计和实现一个电子标签电阻在线检测装置对于大多数厂家来说是很有必要的，这不仅能够有效地测试产品的合格率，节省生产成本，也能够让厂家在电子标签的印刷、蚀刻等生产工艺上做出相应改进，事半功倍。
1 系统总体设计
考虑电子标签电阻测量的实时性和有效性。该系统主要目的是测量电子标签的阻值，并对数据进行处理，然后显示保存。电脑端控制设备开始工作后，由从机单元开始测量RFID阻值数据并通过串口进行数据上传，主机单元用来控制数据的传输，保障从机与电脑端的数据的安全性。
2 硬件设计
硬件电路通过MSP430单片机，驱动DAC数模转换器TLC5615。①产生可以程序控制的恒压源。②为了避免前后级的干扰，用运算放大器OP07进行跟随可以产生恒定的电压。③为了提高精度，通过INA128程控放大器进行电压放大，以满足后级ADC模数转换器采集电压的要求。④为了避免50Hz的工频干扰，在进入ADC模数转换器之前，电路中加一级50Hz的陷波滤波器。⑤把电压送到ADC模数转换器进行运算之后，转换成相应的电阻阻值。
2.1 恒流源[4]
由于电子标签电阻的阻值很小，为了减少电压波动带来的干扰，提高测量精度，本设计采用DAC数模转换器TLC5615产生恒定的电压。TLC5615是带有缓冲基准输入（高阻抗）的10位的数模转换器，恒定的电压与参考的标准电阻通过开关管控制，在参考电阻两端会产生一个固定不变的恒定电流，将待测电阻标签通过表笔串接在恒流源电路中，会产生恒定的电压，有利于降低电压波动所造成的误差干扰实际的测试结果。
2.2 50Hz陷波器
在我国采用的是50Hz频率的交流电，对信号进行采集处理和分析时，常会存在50Hz的工频干扰。实际应用中，为避免工频干扰对信号处理的影响，常常采用陷波处理。陷波器也称带阻滤波器或窄带阻滤波器，它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。本设计采用运算放大器OPA378和外围电阻电容等器件，构建了一个50Hz的工频滤波器，滤除干扰，以提高待测电子标签阻值的精确性。
3 主控模块设计
本设计系统采用3个美国德州仪器公司生产的MSP430系列的单片机MSP430F5438A来实现多路多机检测功能[6]。主控模块主要运用其中的时钟模块、串口通信、A/D转换[7]，D/A转换模块通过外部集成芯片来实现，检测开始触发功能通过一个机械开关来完成。
3.1 D/A转换
D/A转换功能采用外部集成芯片TLC5615实现，MSP430通过控制此芯片输出不同的模拟电压，从而实现恒流源的不同电流值，也就实现了系统量程的选择功能。本设计系统共设置了4种不同大小的检测量程，不同量程對应的电流大小以及D/A模块的输入输出值的大小。
3.2 A/D转换与串口通信
MSP430F5438A系列单片机内嵌有14路12位ADC通道，4路UART串口通信通道，每个从机单元使用其中8路ADC通道，搭载两个从机单元便可实现16路通道的检测功能。4路串口通道，其中1路与电脑端通信，如果将14路ADC通道全部使用，理论上本方案最大可以扩展到42路的检测通道，该系统可进行再次改造升级开发。
4 上位机软件与通信协议的设计
通过电脑端的上位机软件可实现对系统的全程程控，主机单元将电阻数据上传到电脑端后，软件可以对数据进行不同颜色的显示，从而达到可以直观的观察到标签质量合格与不合格的情况，另外，软件可以将数据在后台通过EXCEL软件进行数据保存，方便用户接下来进行数据分析。
避免数据传输过程中的数据丢失现象的发生，通过制定规范的通信协议来保障数据传输的正确性[8]。
5 结束语
通过对整个系统的测试，本电路能够精确地对电子标签的质量进行检测。本电路的创新点在于能够通过多机工作进行对多路RFID的质量检测，全过程实现程序化控制，通信协议保障了数据传输安全稳定。
参考文献
[1]周 杰.RFID行业研究报告[D].西南财经大学，2014.
[2]陈世岳.超高频RFID天线、制作方法及其应用的RFID标签，CN107181060A[P].2017.
[3]曹丽娜.标签天线直接印刷的优化研究[D].江南大学，2013.
[4]李宗平，王少坤，张 宁，等.基于单片机的恒流源设计和实验[J].实验室研究与探索，2017，36（1）：49～53.
[5]史 骏，彭静玉.基于双T网络的50Hz陷波电路设计[J].科技信息，2011（21）：48+127～128.
[6]冯源升，赵 辉，赵 鑫.基于MSP430的多路数据采集系统的设计[J].电子质量，2012（12）：32～37.
[7]MSP430x5xx Family User′s Guide.Texas Instruments，2008.
[8]王清珍，邬宝寅.基于UART设备的现场总线通信协议[J].微处理机，2012.
收稿日期：2018-7-24